Mit o leminzima koji masovno skaču s litica možda nije istinit, ali pojam “kritične točke” koju ti glodavci simboliziraju ima stvarnu primjenu u znanstvenim istraživanjima složenih sustava. Kroz ovaj koncept, znanstvenici pokušavaju razumjeti kako se sustavi, bilo da je riječ o financijskim tržištima, električnim mrežama ili klimatskim sustavima, mogu naglo promijeniti iz stabilnog stanja u katastrofu.
Kritične točke su one točke u prostoru, vremenu ili vrijednosti određenih parametara gdje sustav iznenada prelazi iz jednog stanja u drugo. Primjerice, na burzi, kritična točka može biti povezana s gubitkom povjerenja ulagača, što može izazvati pad cijena dionica. U prirodnim sustavima, to može biti povezanost između porasta temperature i ekoloških promjena.
Nova metoda predviđanja kritičnih točaka
Znanstvenici su dugo pokušavali razviti alate za prepoznavanje trenutka kada se sustav približava kritičnoj točki. Dosadašnja istraživanja pokazala su da sustavi usporavaju i postaju promjenljiviji kako se približavaju kritičnim točkama. Međutim, ova metoda ima svoje nedostatke u “bučnim” sustavima, gdje se preciznost mjerenja smanjuje zbog nepredvidivih varijacija.
Zemlji se bliži nova katastrofa: Dani će biti sve duži, a razlog je zastrašujući
Kako bi riješili ovaj problem, znanstvenici su proučili više od 7.000 različitih metoda s ciljem pronalaženja one koja bi bila dovoljno snažna da radi dobro čak i u uvjetima visoke razine “buke”. U toj su potrazi otkrili nekoliko metoda koje su iznenađujuće učinkovite, a na temelju njih razvili su novu, jednostavniju metodu nazvanu RAD (Rescaled AutoDensity).
Mozak kao primjer sustava blizu kritične točke
Novi pristup testiran je na vrlo složenim snimkama moždane aktivnosti miševa. Konkretno, znanstvenici su proučavali aktivnost područja mozga odgovornih za tumačenje vizualnih informacija. Kada jedan neuron aktivira signal, taj signal mogu preuzeti susjedni neuroni i proširiti ga dalje, ali prevelika amplifikacija može izazvati prelazak u kritičnu točku koja može uzrokovati napadaje.
Metoda RAD otkrila je da su neka područja mozga bliža kritičnim točkama nego druga. Jednostavnija područja mozga, zadužena za osnovne funkcije poput prepoznavanja veličine i orijentacije objekata, djeluju dalje od kritične točke, dok su složenija područja bliža kritičnoj točki. To sugerira da je mozak evoluirao kako bi koristio kritične točke za podršku svojim izvanrednim računalnim sposobnostima.
Šire implikacije
Razumijevanje kako se sustavi približavaju kritičnim točkama može imati široke primjene, od financija do medicine. Na primjer, metoda RAD mogla bi se koristiti za predviđanje epileptičnih napadaja ili financijskih kriza, otključavajući buduće proboje u tim područjima. Ova nova metoda omogućuje preciznije prepoznavanje trenutka kada sustav može doživjeti naglu i često katastrofalnu promjenu, pružajući tako mogućnost ranog upozoravanja i potencijalnog sprječavanja negativnih posljedica.